Derfor er Webb en slags tidsmaskine

Et teleskop kan ikke rejse tilbage i tiden. Alligevel er et blik mod en fjern galakse et blik mod fortiden. Lyset bruger tid på at nå os, og vi ser derfor galaksen, som den var, da lyset blev udsendt. James Webb-rumteleskopet er bygget til at opfange infrarødt lys og giver astronomer en særlig adgang til denne kosmiske historie.

Et lille udsnit med tusindvis af galakser

Et af Webbs første offentlige billeder viste galaksehoben SMACS 0723. Det blev præsenteret i juli 2022 og rummer tusindvis af galakser i et lille felt på himlen. Billedet fra instrumentet NIRCam blev samlet af observationer ved flere bølgelængder med en samlet observationstid på omkring 12,5 timer.

Hoben fungerer samtidig som en gravitationslinse. Dens masse påvirker lysets vej fra objekter bagved, så nogle baggrundsgalakser fremstår forstørrede eller strakt ud i buer. Naturen bidrager dermed med et forstørrelsesglas, men et forstørrelsesglas med en kompliceret form, som astronomerne må tage højde for.

Hvorfor infrarødt lys?

Mens lys rejser gennem det ekspanderende univers, kan dets bølgelængde blive strakt. Lys, der oprindeligt blev udsendt som ultraviolet eller synligt lys, kan derfor nå frem som infrarødt lys. Fænomenet kaldes kosmologisk rødforskydning. Et instrument, der kun registrerer den del af lyset, vores øjne kan se, ville gå glip af vigtig information.

En nyttig sammenligning er et mønster tegnet på et elastisk bånd: Når båndet strækkes, bliver der længere mellem mærkerne. Det er kun en illustration af ændringen i bølgelængde. Universet er ikke bogstaveligt et gummibånd, og man skal være forsigtig med at lade en analogi forklare mere, end den er beregnet til.

Et billede er begyndelsen

For at undersøge en galakse mere præcist kan astronomer sprede lyset ud i et spektrum. Genkendelige linjer kan vise, hvordan bølgelængderne er forskudt. Det hjælper med at bestemme rødforskydningen og med at undersøge egenskaber ved materialet, som har udsendt eller absorberet lyset.

Et objekt, der ser rødt ud på et bearbejdet billede, er derfor ikke i sig selv et færdigt bevis for en bestemt alder eller afstand. Astronomiske billeder kombinerer ofte information fra forskellige filtre, og synlige farver bruges til at præsentere data, som øjet ellers ikke kan registrere.

Webbs styrke ligger i kombinationen af følsomme instrumenter, lange observationer og grundig analyse. Billederne gør universet nærværende, men det videnskabelige arbejde handler også om at måle usikkerheder og sammenligne forskellige forklaringer. Når en svag lysplet bliver til en velundersøgt galakse, er det resultatet af mange trin mellem det første signal og den endelige fortolkning.